Von der Machbarkeitsanalyse bis zur Roboterapplikation:

Mit kollaborativen Robotern zu mehr Produktivität

Kollaborative Roboter bringen etliche, lukrative Vorteile: Die Produktion wird flexibler, Zykluszeiten verkürzen sich, Mitarbeiter werden entlastet und die Effizienz steigt deutlich. Bild: KUKA AG

Kollaborative Roboter, die mit dem Menschen gemeinsam arbeiten, oft auch Cobots genannt (aus dem englischen Collaborative Robots), bringen etliche, lukrative Vorteile: Die Produktion wird flexibler, Zykluszeiten verkürzen sich, Mitarbeiter werden entlastet und die Effizienz steigt deutlich. Es lohnt sich deshalb darüber nachzudenken, ob der Einsatz solcher Cobots im eigenen Betrieb sinnvoll ist. Bei der Entscheidung können erfahrene Systemintegratoren helfen. Sie analysieren die Ist-Situation, beraten, wo sich Roboter sinnvoll einsetzen lassen, konzipieren dann applikationsspezifische Lösungen und kümmern sich schlussendlich auch um die Inbetriebnahme, die Schulung der Mitarbeiter sowie den späteren Service.

Kollaborative Roboter bringen etliche, lukrative Vorteile: Die Produktion wird flexibler, Zykluszeiten verkürzen sich, Mitarbeiter werden entlastet und die Effizienz steigt deutlich. Bild: KUKA AG

Kollaborative Roboter bringen etliche, lukrative Vorteile: Die Produktion wird flexibler, Zykluszeiten verkürzen sich, Mitarbeiter werden entlastet und die Effizienz steigt deutlich.
Bild: KUKA AG

Für Roboter, die für das direkte Zusammenwirken mit dem Menschen innerhalb eines festgelegten Kollaborationsraumes konstruiert sind (gemäß DIN EN ISO 10218-2), finden sich in den unterschiedlichsten Branchen viele Anwendungsmöglichkeiten. Zahlreiche Beispiele gibt es in der Produktion, Verpackung, Logistik oder Montage ebenso wie bei der Qualitätskontrolle. Die Aufgaben, die Kollege Roboter hier übernehmen kann, sind vielfältig und reichen von einfachen Pick-and-Place-Anwendungen beim Teilehandling, Sortieren und Palettieren über Maschinenbeschickung bis hin zum Kommissionieren und Verpacken. Kollaborierende Roboter können Klebe- und Dichtmittel auftragen, Teile montieren oder demontieren, messen, testen, prüfen oder Schraubvorgänge übernehmen. Für die Mitarbeiter ergeben sich dadurch deutliche Verbesserungen. Sie müssen keine monotonen, körperlich belastenden oder gar gefährlichen Arbeiten mehr ausführen, bekommen bei Präzisionsarbeiten Unterstützung und können sich auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren. Viele Unternehmen haben das bereits erkannt. Aktuell boomt der Markt für kollaborative Robotik; laut Schätzungen wurden 2016 über 10.000 Cobots verkauft und der Markt wächst um mehr als 50 % pro Jahr und umfasst schätzungsweise ca. 2-4 % des gesamten Industrierobotermarktes. Neue Hersteller drängen auf den schnell wachsenden Markt für Kollaborative Robotik, aber auch etablierte Hersteller bringen neue Modelle für unterschiedlichste Anwendungen auf den Markt.

Auch in Zukunft wettbewerbsfähig sein

Weltweite Lieferung von Industrierobotern steigt durchschnittlich um 15 % pro Jahr. Bild: IFR Statistical Department

Weltweite Lieferung von Industrierobotern steigt durchschnittlich um 15 % pro Jahr.
Bild: IFR Statistical Department

Ein wichtiger Grund für das erwartete Umsatzwachstum Kollaborativer Robotik ist auch die zunehmende Globalisierung, die den technologischen Fortschritt immer weiter vorantreibt. Anlagen müssen auf Industrie 4.0 umgestellt werden, um der steigenden Individualisierung und Variantenvielfalt gerecht zu werden. Gleichzeitig verkürzen sich die Produktlebenszyklen. Parallel dazu kommt es – auch bedingt durch den demografischen Wandel – in vielen Bereichen zu einem Fachkräftemangel und die Lohnkosten steigen. Kollaborative Roboter können hier helfen, indem sie die Stärken von Mensch und Maschine miteinander verknüpfen. Flexibilität und Kreativität des Menschen werden mit der Ausdauer, Genauigkeit und Geschwindigkeit eines Roboters kombiniert. Kollaborative Robotik trägt damit zu einer wirtschaftlicheren Produktion bei, denn bisher manuelle Produktionsschritte können flexibel und effizient automatisiert werden. Das sichert die Wettbewerbsfähigkeit oder generiert sogar einen Wettbewerbsvorteil, sodass in vielen Fällen ein Outsourcing oder eine Verlagerung der Tätigkeiten ins günstigere Ausland überflüssig wird.
Eine Cobot-Applikation sinnvoll und wirtschaftlich zu gestalten ist jedoch eine Herausforderung, denn es ist oft nicht auf den ersten Blick ersichtlich, bei welchen Tätigkeiten sich der Einsatz kollaborativer Roboter empfiehlt. Zudem lassen sich kaum geeignete Cobot-Applikationen „von der Stange“ finden. Herstellerunabhängige Beratung ist deshalb notwendig, um eine wirklich auf die Bedürfnisse des eigenen Betriebs abgestimmte Lösung zu finden. Das fängt bei der Auswahl der passenden Roboter, Greifer oder auch Zusatzkomponenten wie z.B. der Sensorik an und schließt auch die Inbetriebnahme, Schulung und den technischen Support mit ein.

Mit Spezialisten zur individuellen Cobot-Lösung

Für Betriebe, die das Potential kollaborativer Robotik erkannt haben und für sich nutzen wollen, ist dann beispielsweise der Automatisierungsspezialist PA Solutions ein kompetenter Partner. Das Unternehmen hat mehr als 20 Jahre Erfahrung im Bereich Systemintegration von roboterbasierten Automatisierungslösungen, arbeitet seit langem mit führenden Roboterherstellern zusammen und kann so als ganzheitlicher Dienstleister individuell auf die jeweilige Aufgabenstellung abgestimmte Cobot-Applikationen aus einer Hand anbieten (Turn-Key-Projekte). Die Vorgehensweise ist klar strukturiert, wird aber auf die jeweilige Anwendung abgestimmt.
Als erstes steht immer die Analyse und Bewertung der Ist-Situation. Wo ist ein Roboter bzw. Cobot-Einsatz sinnvoll? Welche Tätigkeiten soll er übernehmen? Welche Zykluszeiten sind notwendig und wie könnte ein entsprechendes System aufgebaut sein, damit es diese konkrete Aufgabenstellung optimal löst? Sind diese Fragen gemeinsam mit dem Anwender geklärt, kann ein Konzept erstellt und auf seine Wirtschaftlichkeit überprüft werden. Allgemein zugängliche Studien sowie erste Untersuchungen mit den Kunden zeigen, dass sich gut geplante Cobot-Applikationen in der Praxis schnell amortisieren können. Anschließend beginnt der eigentliche Engineering-Prozess. Die Automatisierungsexperten übernehmen die mechanische und elektrische Konstruktion, Simulation, Programmierung und Integration der Roboter in das Gesamtsystem. Die individuelle Roboterapplikation wird beim Kunden in Betrieb genommen und mit der technischen Dokumentation, einer Konformitätserklärung und CE-Kennzeichnung übergeben.
Aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen kann nicht jede Applikation mit einem kollaborativen Roboter umgesetzt werden. PA Solutions versucht daher jedem Kunden die beste Lösung zur Automatisierung der potenziellen Aufgabe anzubieten. Je nach Anforderung der Automatisierungsaufgabe werden dann konventionelle Roboter oder kollaborative Roboter für die Umsetzung vorgeschlagen.

Sicherheit steht im Vordergrund

Die langjährige Erfahrung hilft bei der Auswahl passender Komponenten zur Umsetzung der Roboterapplikation. Die Sicherheitsbetrachtung des Gesamtsystems steht von Anfang an im Vordergrund, da die Roboterlösung so ausgelegt werden muss, dass keine Gefahren für die Mitarbeiter bestehen. Die Anlagen müssen so ausgelegt werden, dass beispielsweise mögliche Quetsch- und Klemmstellen vermieden werden und mit Hilfe einer ständigen Überwachung durch Näherungs- und Berührungssensoren die Cobots vor oder bei Kontakt mit einem Mitarbeiter stoppen.
Schlussendlich wird die komplette Roboterapplikation ausgeliefert, am Einsatzplatz integriert und bei Bedarf auch an die übergeordnete IT-Umgebung des Anwenders angebunden. Die Automatisierungsspezialisten unterstützen zudem bei der Inbetriebnahme, schulen die Mitarbeiter und stehen jederzeit für technischen Support zur Verfügung. Der Anwender kommt so innerhalb kurzer Zeit zu einer individuellen Roboterapplikation und profitiert von mehr Effizienz in seinem Betrieb. Hinzu kommen zusätzliche Vorteile, die sich schwer messen lassen: Übernimmt der Cobot z.B. körperlich belastende Tätigkeiten beim Verpacken oder in der Logistik, werden Mitarbeiter entlastet und die Krankheitsraten sinken. Es kann sich also aus vielen Gründen lohnen, darüber nachzudenken, ob der Einsatz solcher Cobots im eigenen Betrieb sinnvoll ist und die herstellerunabhängigen Automatisierungsspezialisten um Rat zu fragen.

Über Process Automation Solutions
Die Process Automation Solutions GmbH ist einer der führenden, herstellerunabhängigen Anbieter von kompletten Automatisierungslösungen für die Prozess-, Fertigungs- und Automobilindustrie. Als kompetenter Partner stehen wir Ihnen in allen Automationsfragen zur Seite: Von der Planung bis zur Realisierung und Inbetriebnahme – auf Wunsch sogar über den gesamten Lebenszyklus der Anlage hinweg. Process Automation Solutions ist ein Unternehmen von ATS und beschäftigt aktuell 1.380 Mitarbeiter in Europa, Amerika und Asien. ATS Automation Tooling Systems Inc., mit Sitz in Toronto/Kanada, produziert innovative und maßgeschneiderte Fertigungslösungen für eine Vielzahl von international führenden Unternehmen. ATS beschäftigt weltweit 3.500 Mitarbeiter und ist unter „ATA“ an der Börse in Toronto gelistet.

Titelbild: KUKA AG

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Fabian Uecker

Process Automation Solutions Ludwigshafen

Ellen-Christine Reiff

Ellen-Christine Reiff

Studium der deutschen Philologie, danach tätig bei Theater und Fernsehen, seit 1986 freie Journalistin beim Redaktionsbüro Stutensee mit Schwerpunkt Optoelektronik, elektrische Antriebstechnik, Elektronik und Messtechnik.

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